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撰文 | Erika K. Carlson
翻译|王麟涛
审校|戴晨
在生物体内，单个细胞有必要经过成长与割裂，才干发生新细胞。可是，细胞是怎么感知到它们的体积现已大到可以一分为二呢？一项由斯坦福大学Jan Skotheim领导的研讨标明，细胞好像能感应体内一些特定的蛋白质被充沛稀释。
仅数年前，科学家才初次提出来细胞或许经过感知蛋白质的稀释，操控细胞巨细的观念。随后，他们继续探究了这个生理进程中新的难题。最近，Skotheim和搭档Evgeny Zatulovskiy在《遗传学发展》（Trends in Genetics）上宣布了一份总述，描绘了现在现已研讨清楚的、有关动物细胞操控本身巨细的问题。经过近期的试验，Skotheim的研讨团队现已处理了细胞怎么操控巨细的一部分新难题。
Skotheim说：“了解细胞是怎么操控本身巨细，是细胞生物学的根底。”细胞巨细决议了其间细胞器的巨细，这也影响了细胞怎么发生蛋白质，以及其他具有要害功用的分子。可是，科学家并不了解细胞怎么成长并割裂将发生的“正常巨细”的同类细胞。例如，人类典型的红细胞是直径为几微米的碟形细胞，可是骨骼肌细胞是细长结构，长度可以到达几厘米。
正在成长与割裂的酵母菌细胞。操控细胞割裂的机制与一种特定蛋白的浓度密切相关（亮堂区域）。
在作为博士后研讨员时，Skotheim看到细胞成长与割裂的延时视频，并第一次被有关细胞巨细的难题所招引。从那以后，研讨物理与使用数学的Skotheim将研讨方向转到了生物学范畴。因为之前承受的研讨练习，他特别热衷于研讨细胞怎么感知本身的物理特性，并采纳相应的举动。令他困惑的是：“细胞乃至说微生物是经过什么机制来丈量其巨细？怎么将细胞巨细转化为生化信号，以及触发细胞割裂？”
2008年在Skotheim具有自己的试验室后不久，他开端寻觅操控细胞巨细的分子机制。那时，研讨人员遍及估测：跟着细胞成长，它们能发生特定蛋白质的数量会增多。可是，和Skotheim一同作业的博士后Kurt Schmoller，以为细胞巨细或许与其体中一种蛋白质的稀释相关。假如一个细胞发生的某种蛋白质具有固定的数量，跟着细胞变大，蛋白质将会被稀释，细胞也能因而知道需求割裂的时刻。
Schmoller、Skotheim和其他人经过延时技能丈量了，在成长与割裂时期细胞质中多种蛋白质的浓度。很快在2015年，他们发现一种Whi5蛋白，能避免酵母菌细胞割裂。跟着细胞成长，酵母菌会继续不断的发生其他蛋白质，但只出产一定量的Whi5蛋白，这也代表着这种蛋白会被稀释。当Whi5蛋白稀释到一个特定值时，细胞也会随之割裂。后来，Skotheim协作的另一位博士后Zatulovskiy在人类细胞中，也发现相似的机制。具有肿瘤抑制效果的Rb蛋白也会随细胞成长而稀释，具有相似Whi5蛋白操控细胞割裂的效果。
现在，研讨人员现已将细胞巨细与蛋白质的稀释程度相关联，他们期望对操控这些蛋白组成的分子机制具有更具体的了解。例如，Skotheim的研讨团队发现，Whi5蛋白的构成进程独立于细胞的巨细，酵母菌细胞中总是发生相同数量的该蛋白。
Skotheim表明，具有物理布景的研讨人员能给生物学研讨，带来不同的研讨视点与互补性的考虑方法。当遗传学家和微生物学家尽力辨认细胞的新组分，并了解细胞的全体复杂性时，物理学家更感兴趣于寻觅简略的概念，相似于特定蛋白的稀释，能构成细胞行为的根底。Skotheim说：“物理学家想将研讨结果，归结为一个能尽或许解说更多现象的概念。”
